[发明专利]一种低介电多孔莫来石透波材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低介电多孔莫来石透波材料及其制备方法，所述多孔莫来石透波材料具有闭孔结构，其孔隙率为30～70%，优选为30～51%。

技术领域

本发明涉及一种莫来石多孔陶瓷透波材料及其制备技术，具体涉及一种利用表面活性剂分子对颗粒的部分疏水改性实现颗粒稳定泡沫从而制备得到孔径细小均匀且具有闭孔结构的多孔莫来石透波材料的制备方法，属于功能陶瓷技术领域。

背景技术

天线罩由于其特殊的使用环境，需要其具有耐高温、抗热震、耐冲刷、耐腐蚀、低介电常数和介电损耗以及防潮的特点。目前，应用于天线罩的陶瓷材料或多或少都具有一定的缺点。其中，应用最为成熟的石英陶瓷及其复合材料(中国公开号CN103724037B)虽然具有优异的抗热震性和介电性能，但是石英材料强度较低，耐温性差，因此只能应用于飞行速度小于5马赫的飞行条件，极大的限制了其进一步的拓展应用。而氮化硅陶瓷(中国公开号CN101955359A，中国公开号CN103724036B)作为天线罩材料虽然具有优异的机械性能、很高的热稳定性、较低的介电常数，能经受6～7马赫飞行条件下的热冲击。但是，其具有制备工艺成本高，高温易氧化的缺点。为此，亟须寻找一种具有较高机械强度、低的介电常数、抗氧化以及制备成本低的材料。

莫来石作为一种无机陶瓷材料具有优越的力学、热学、甚至介电性能。其高的热稳定性、低热膨胀系数(4.5-～5.6×10^-6/K)、低热导率(2～15W/(m·K))、高抗蠕变性能、良好的耐腐蚀性且兼具高的强度以及断裂韧性，于此同时具有良好的介电性能(ε～7)。在自然界中合成莫来石的原料Al₂O₃和SiO₂在地球上储量十分丰富，为此，人们通常采用人工方法合成莫来石。目前，莫来石的制备工艺已经十分成熟，且制备成本低，加之其优异的力学，热学介电性能，使其在天线罩方面具有极大的应用潜力。

现如今，为提高陶瓷材料的介电性能，最为常用的方法就是制备为多孔陶瓷。多孔陶瓷透波材料本身密度低，气孔率高，介电常数较小，抗腐蚀耐热性能良好，使用寿命长，且介电常数可以根据气孔率的多少进行调节，能在较大温度范围内正常使用，优异的性能使其在透波天线罩方面有很大的应用空间，是一种理想的新型高性能天线罩候选材料。目前，制备多孔陶瓷的方法通常有颗粒堆积法、添加造孔剂法、有机泡沫浸渍成型法、发泡法、挤压成型法等。发泡法由于具有工艺简单、容易制备得到高孔隙率多孔陶瓷的优点使其可以应用于多孔莫来石的制备中(中国公开号CN104446623A)，但是由于其泡沫稳定性差使其制备得到的多孔陶瓷孔径较大，孔经分布不均匀，极大地影响的其力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种密度低、介电性能好的莫来石多孔陶瓷透波材料及其制备方法。

一方面，本发明提供了一种多孔莫来石透波材料，所述多孔莫来石透波材料的原料组分包括72～78wt.％氧化铝粉体和22～28wt.％氧化硅粉体，所述原料组分质量百分比之和为100wt％；所述多孔莫来石透波材料具有闭孔结构，其孔隙率为30～70％，优选为30～51％。

较佳地，所述多孔莫来石透波材料的平均孔径为21～61μm。

较佳地，所述多孔莫来石透波材料的介电常数为3.29～4.62，介电损耗tgδ为5.34×10^-4～1.41×10^-3。

另一方面，本发明还提供了一种如上述的多孔莫来石透波材料的制备方法，包括：

(1)按照所述多孔莫来石透波材料的原料组分称取氧化铝粉体和氧化硅粉体并混合，得到混合粉体；

(2)以分散剂分散混合粉体形成水基陶瓷浆料，并控制水基陶瓷浆料的固含量为50～55vol.％；

(3)向所得水基陶瓷浆料中加入与分散剂具有相反电荷的表面活性剂，利用表面活性剂对所述分散剂进行疏水改性，得到疏水改性的陶瓷浆料；